清華團隊用天文AI模型繪製「極致深空圖」 刷新深空探測極限
中國科學家研發的天文AI模型「星衍」(ASTERIS),成功突破深空探測極限,刷新國際已知最深深空影像紀錄,並發現超過160個宇宙大爆炸後僅2至5億年的早期候選星系。這項重大成果於2026年2月20日凌晨以長文形式「優先發表」於頂級期刊《科學》(Science),由清華大學自動化系戴瓊海院士團隊與天文系蔡峥副教授團隊聯合完成。
暗弱天體是破解宇宙起源、演化、暗物質與暗能量等重大謎團的關鍵線索。然而,天光背景噪聲、望遠鏡熱輻射等複雜時空異質噪聲嚴重干擾極暗信號提取,傳統依賴硬件升級已陷入邊際效應瓶頸。
團隊創新性地融合計算光學原理、海量觀測數據與人工智能,打造出「星衍」時空自監督計算成像模型。該模型核心技術包括光度自適應篩選機制、噪聲與天體光度聯合建模,以及「分時中位、全時平均」優化策略,能有效剔除瞬態干擾、提升暗弱信號信噪比,同時嚴格保障科學數據的高保真與嚴謹性。
實測應用於詹姆斯·韋布空間望遠鏡(JWST)顯示,「星衍」將探測深度提升1個星等(相當於光子收集效率提高近一個數量級),探測準確度提升1.6個星等,等效將望遠鏡口徑從6.4米放大至近10米量級。模型覆蓋波段從可見光(約500納米)延伸至中紅外(5微米),泛化能力強,無需人工標註即可兼容多類空間與地面望遠鏡,已成功應用於韋布及昴星團等設備。
依托「星衍」,團隊繪製出迄今國際探測深度最優的極致深空星系圖像,探測到超過130億光年外的暗弱天體,並新發現160餘個高紅移候選星系——數量是此前國際總和的3倍以上,為研究宇宙「黎明時代」星系形成提供了前所未有的豐富數據。
蔡峥副教授表示:「我們生成了目前國際最深的深空成像結果,真正刷新了探測極限。」吳嘉敏副教授補充,「自監督時空降噪」技術聚焦暗弱信號的重建與提取,在大幅增加探測深度的同時確保準確性。
《科學》審稿人高度評價:「這項工作為宇宙探測提供了強大工具,將對天文學產生重要影響。」戴瓊海院士展望,未來「星衍」有望推廣至更多新一代望遠鏡,為解碼暗能量、暗物質、宇宙起源、系外行星等前沿問題注入強勁助力。